一种铝合金枕梁结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金枕梁结构，包括上盖板、下盖板及连接在上盖板与下盖板之间呈垂向的多块腹板，在两侧的所述腹板的外侧分别固定安装有多个与所述腹板垂直的用于与地板型材连接的纵向连接筋板。本发明通过在枕梁的侧壁上焊接纵向连接筋板，利用纵向连接筋板与地板型材之间焊接连接，将与地板型材的连接由现有技术中的横向连接焊缝改为纵向连接焊缝，明显提高了焊缝的承载能力。
【专利说明】一种铝合金枕梁结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种轨道车辆的枕梁结构，特别涉及一种铝合金枕梁结构，属于轨道 车辆车体制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 应用于轻轨列车、地铁的枕梁是连接转向架，并向车体传递纵向压缩及牵引力的 中心部件，是实现车辆快速和安全行驶的动力传输关键设备。随着目前国内城市轨道交通 的迅速普及与推广，对于车体的主要受力部件枕梁提出了更高的设计和使用要求。
[0003] 现有铝合金枕梁普遍采用型材拼焊，由两根方形挤压铝型材和上盖板、下盖板组 成，在由型材和上盖板、下盖板围成的空间内设置若干加强筋。此种结构的枕梁具有较好 的强度和刚度，但焊接后，容易出现焊缝下凹的问题，过分调修或增大加工量均不利于枕梁 的强度，并且由于铝合金车体自身的结构特性，枕梁的两端与底架边梁连接时，普遍只焊接 枕梁下平面和外侧立筋，枕梁上平面、内部立筋与边梁之间无法施焊，此结构降低了连接强 度，不利于载荷传递。另外，铝合金枕梁与地板之间普遍采用沿车宽方向的通长焊缝，枕梁 受纵向载荷时，此焊缝受沿宽度方向的剪切力，大大增加了焊缝的损坏几率。
【发明内容】
[0004] 本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可提高枕梁焊接后的平面度 和连接强度，及提高枕梁焊缝承载能力的铝合金枕梁结构。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0006] 一种铝合金枕梁结构，包括上盖板、下盖板及连接在上盖板与下盖板之间呈垂向 的多块腹板，在两侧的所述腹板的外侧分别固定安装有多个与所述腹板垂直的用于与地板 型材连接的纵向连接筋板。
[0007] 进一步，所述纵向连接筋板为呈勺形的板状结构，所述纵向连接筋板的顶边包括 两部分，其内侧部分与所述上盖板的下表面固定连接，外侧部分与所述地板型材的下表面 固定连接，所述外侧部分高于所述内侧部分并与所述上盖板的上表面处于同一水平面。
[0008] 进一步，所述纵向连接筋板的顶边的内侧部分与外侧部分断开，并在断开处设置 第一工艺豁口。
[0009] 进一步，所述枕梁包括一对铝合金型材，每个所述型材是由上板、下板及中间的两 块腹板组成的H:形结构，两个所述型材的上板和下板分别对接焊接形成所述上盖板及下 盖板。
[0010] 进一步，两个所述型材的上板之间和下板之间的对接面在垂向上为正公差配合。
[0011] 进一步，所述下盖板与底架边梁焊接的四个角处各设置一块翼板，所述翼板与所 述下盖板焊接固定连接。
[0012] 进一步，在所述翼板的上表面上焊接固定有至少一块连接板，所述连接板的底边 与所述翼板及下盖板的上表面焊接固定，所述连接板的侧边与所述腹板焊接固定，所述连 接板的顶边与所述上盖板的下表面焊接固定。
[0013] 进一步，在所述下盖板的两端与底架边梁焊接的部位设置用于焊接内部的工艺缺 口，所述工艺缺口处焊接一块用于封堵的补板。
[0014] 进一步，在所述补板的上表面上焊接固定有至少一块支撑板。
[0015] 进一步，在所述下盖板上设置有二系弹簧安装孔、中心销安装孔，在二系弹簧安装 孔、中心销安装孔的内侧焊接固定一加强金属板。
[0016] 综上内容，本发明所述的一种铝合金枕梁结构，与现有技术相比，具有如下优点：
[0017] (1)通过在枕梁的侧壁上焊接纵向连接筋板，利用纵向连接筋板与地板型材之间 焊接连接，将与地板型材的连接由现有技术中的横向连接焊缝改为纵向连接焊缝，明显提 高了焊缝的承载能力。
[0018] (2)枕梁的两个型材对接处采用正公差配合的结构参数优化设计，组焊后提高了 枕梁平面度，减少了调修量和加工量，保证枕梁焊接后的整体强度。
[0019] (3)通过在枕梁的下表面开工艺缺口，为枕梁上平面、内部腹板与底架边梁连接预 留焊接空间，进而使枕梁上平面、内部腹板与底架边梁均可以焊接连接，增加了枕梁与底架 边梁的连接焊缝，大大增加了枕梁的连接强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明枕梁焊接结构示意图；
[0021] 图2是本发明枕梁结构示意图；
[0022] 图3是本发明枕梁背面结构示意图。
[0023] 图4是本发明枕梁断面结构示意图；
[0024] 图5是本发明枕梁内部结构示意图；
[0025] 图6是本发明枕梁焊接后结构示意图；
[0026] 图7是本发明枕梁与底架边梁焊接后结构示意图；
[0027] 图8是图7的A-A剖视图。
[0028] 如图1至图8所示，枕梁1，型材la，型材lb，底架边梁2,地板型材3,上盖板4,上 板4a，上板4b，下盖板5,下板5a，下板5b，腹板6,对接接头7a，对接接头7b，焊接垫板8a， 焊接垫板8b，纵向连接筋板9,第一工艺豁口 10,工艺缺口 11，补板12,支撑板13,翼板14， 连接板15,牵引拉杆座16,第二工艺豁口 17,二系弹簧安装孔18,中心销安装孔19,加强铝 板20,加强筋板21，加强筋板22。【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述：
[0030] 如图1所示，本发明提供了一种铝合金枕梁结构，枕梁1的两端与底架边梁2焊接 固定，枕梁1两端的形状与底架边梁2相配合，枕梁1的上方承载地板型材3,枕梁1的下方 与转向架（图中未示出）连接。
[0031] 如图2和图3所示，枕梁1包括上盖板4、下盖板5,在上盖板4与下盖板5之间连 接有多块呈垂向设置的腹板6,本实施例中，中间连接有四块腹板6。为与底架边梁2的形 状配合，上盖板4沿车体宽度方向上的长度较下盖板5的长度短，腹板6的两端部的上半部 分具有斜角。
[0032] 如图4所示，本实施例中，枕梁1由一对铝合金型材la、Ib对接焊接而成，型材Ia 是由上板4a、下板5a及中间的两块腹板6组成的Π 形结构，型材Ib是由上板4b、下板5b 及中间的两块腹板6组成的Π :形结构，型材la、Ib中的两个上板4a和上板4b对接焊接形 成枕梁1的上盖板4,型材la、Ib中的两个下板5a和下板5b对接焊接形成枕梁1的下盖板 5 〇
[0033] 两个型材la、lb中的上板4a和上板4b对接处，具有相互插接的对接接头7a，在对 接接头7a处垂向上为正公差配合，公差为1±0. 5mm。同样，两个型材la、lb中的下板5a和 下板5b对接处，具有相互插接的对接接头7b，在对接接头7b处垂向上为正公差配合，公差 为1 ±0. 5mm。型材la、Ib在对接接头7a和对接接头7b处还自身带有焊接垫板8a和8b， 以保证焊接质量，减少焊接变形。
[0034] 枕梁1的两个型材IaUb在对接处采用正公差配合的结构参数优化设计，以补偿 焊接收缩引起的焊缝表面下凹，提高了组焊后枕梁1的平面度，减少了调修量和加工量，进 而保证了枕梁1焊接后的整体强度和美观度。
[0035] 如图2、图3、图5、图6和图8所示，本实施例中，在枕梁1的两侧，即最外侧的两个 腹板6的外侧，再分别焊接固定安装有多个纵向连接筋板9,纵向连接筋板9沿车体的长度 方向即与腹板6垂直的方向设置，用于与地板型材3的焊接连接，本实施例中，枕梁1的每 侧焊接有六个纵向连接筋板9。
[0036] 根据纵向连接筋板9与地板型材3焊接后的载荷传递路径曲线，本实施例中，纵向 连接筋板9优选采用呈勺形的板状结构，具有一定的厚度，纵向连接筋板9的顶边为直线形 状，底边则为弧线形状，在顶边与底边的交汇处具有一向外延伸的部分（即类似勺把的形 状）。纵向连接筋板9的顶边包括两部分，其内侧部分与上盖板4的下表面焊接固定连接， 外侧部分高于内侧部分并与上盖板4的上表面处于同一水平面，以利于外侧部分与地板型 材3的下表面焊接固定连接。本实施例中，将纵向连接筋板9的顶边的内侧部分与外侧部 分断开，并在断开处设置一个第一工艺豁口 10,且第一工艺豁口 10优选采用椭圆口。
[0037] 纵向连接筋板9采用勺形，且具有类似勺把形状的延伸部分均是为了避免枕梁1、 地板型材3与纵向连接筋板9的载荷传导通过焊接尖点，纵向连接筋板9在枕梁1与地板 型材3连接处开设第一工艺豁口 10,进一步优化了载荷传递路径，降低了应力集中对焊缝 的损坏几率，进而保证纵向连接筋板9与地板型材3之间的连接强度。
[0038] 枕梁1每侧的六个纵向连接筋板9与地板型材3的立筋对应设置，此位置地板型 材3的板厚较大，有利于提高连接强度，保证纵向连接筋板9与地板型材3之间的连接强 度。
[0039] 本实施例中，枕梁1的上盖板4与地板型材3之间不再焊接固定，仅利用枕梁1两 侧的十二个纵向连接筋板9与地板型材3焊接固定连接，在保证轻量化的同时，将现有技术 中的枕梁1与地板型材3之间的沿车体宽度方向的两个通长的横向连接焊缝改为十二个沿 车体长度方向的纵向连接焊缝，优化了枕梁1与地板型材3之间的载荷传递，通过纵向连接 筋板9传递纵向载荷和垂向载荷，明显提高了焊缝的承载能力，最大限度的提高了枕梁1与 地板型材3之间的连接强度。
[0040] 如图3和图6所示，在下盖板5的两端与底架边梁2焊接的部位各设置有一个工 艺缺口 11，开工艺缺口 11的目的是为了方便将枕梁1的上表面4和内部腹板6与底架边 梁2焊接在一起而预留的焊接空间。本实施例，不但枕梁1的下表面5的两端与底架边梁 2焊接固定，而且还增加了枕梁1的上平面4、内部腹板6与底架边梁2的连接焊缝，最大限 度地增加了枕梁1的整体连接强度。
[0041] 枕梁1的下盖板5的工艺缺口 11的大小应与内部两侧的腹板6齐平，以保证腹板 6与底架边梁2的焊缝的完整性。
[0042] 在枕梁1与底架边梁2组焊后，下盖板5的工艺缺口 11采用补板12封堵，工艺缺 口 11与补板12的连接处，加工有V型坡口及焊接垫板，以提高补板12的焊接质量。在补 板12的上表面上焊接固定有至少一块支撑板13,支撑板13的顶部与上盖板4的下表面焊 接固定，支撑板13的两侧与腹板6焊接固定，补板12的上表面焊接固定有支撑板13,可以 保证焊接后的补板12整体平面度。
[0043] 如图5、图6和图7所示，下盖板4与底架边梁2焊接的四个角处各设置一块翼板 14,翼板14的一侧边与下盖板5焊接固定连接，另一侧边与底架边梁2焊接固定，翼板14 可以进一步提高枕梁1与底架边梁2之间的连接强度。
[0044] 下盖板4 一侧边的两个端部的翼板14的下表面各焊接固定有一个牵引拉杆座16， 与转向架上的牵引拉杆的端部连接。下盖板4另一侧边的两个端部的翼板14的上表面各 焊接固定有至少一块连接板15,本实施例中，每个翼板14上焊接固定有两块连接板15,连 接板15可以保证翼板14的焊接强度及平面度。连接板15的底边与翼板14及下盖板5的 上表面焊接固定，连接板15的侧边与腹板6焊接固定，连接板15的顶边与上盖板4的下 表面焊接固定，连接板15的顶边未与上盖板4焊接的部分为向下的弧形，在与上盖板4的 焊接边缘处开设第二工艺豁口 17,第二工艺豁口 17优选采用半椭圆开口，优化载荷传递路 径，降低了应力集中对焊缝的损坏几率，进而保证连接板15与枕梁1之间的连接强度。
[0045] 如图5和图6所示,在下盖板5上设置有两个二系弹簧安装孔18和一个中心销安 装孔19,两个二系弹簧安装孔18和一个中心销安装孔19是在两个型材la、Ib对接焊接完 成后整体机械架工而成的，机械加工的目的是满足和转向架的连接要求。
[0046] 在二系弹簧安装孔18、中心销安装孔19的内侧各焊接固定一加强金属板，本实施 例中优选采用加强铝板20。下盖板5与加强铝板20 -起机械加工出两个二系弹簧安装孔 18和一个中心销安装孔19。二系弹簧安装孔18和中心销安装孔19背面的加强铝板20根 据强度要求可以选用不同厚度的铝板。
[0047] 如图5所示，在型材Ia的上板4a、下板5a之间，位于腹板6的一侧焊接固定有多 个加强筋板21，同样，在型材Ib的上板4b、下板5b之间，位于腹板6的一侧也焊接固定有 多个加强筋板22,本实施例中，各设置四个加强筋板21和加强筋板22。加强筋板21和加 强筋板22在型材la、Ib对接焊接后，位于由上盖板4、下盖板5及腹板6围成的空腔内，力口 强筋板21和加强筋板22对枕梁1起到补强的作用，提高整个枕梁1的承载能力。在每个 型材IaUb中分别设置加强筋板，可以方便枕梁1的焊接操作，在保证补强作用的同时，降 低加工难度，提高生产效率。
[0048] 下面详细描述枕梁的焊接安装过程：
[0049] (1)两个D形结构的铝合金型材IaUb上分别焊接四个加强筋板21和加强筋板 22,加强筋板21和加强筋板22焊接采用坡口焊。
[0050] (2)在铝合金型材la、lb上根据二系弹簧安装孔18和中心销安装孔19的安装位 置焊接三块加强铝板20,加强铝板20首先与型材Ib角焊连接，待型材la、Ib进行对接焊接 后，加强铝板20与型材Ia再通过塞焊连接。
[0051] (3)将两个Π 形结构的铝合金型材la、lb进行对接焊接，其中，两个型材la、lb中 的上板4a和上板4b对接处的对接接头7a插接在一起，在对接接头7a处垂向上为正公差 配合，公差为l±〇. 5mm。
[0052] 同样，两个型材la、Ib中的下板5a和下板5b对接处，具有相互插接的对接接头 7b，在对接接头7b处垂向上为正公差配合，公差为1±0. 5mm。
[0053] 两个型材la、Ib的对接连接采用对接坡Π 焊，焊后磨平，型材la、Ib自带焊接垫板 8a 和 8b。
[0054] (4)在枕梁1的下表面上机械加工出两个二系弹簧安装孔18、一个中心销安装孔 19及两个工艺缺口 11。
[0055] (5)在上盖板4上焊接固定十二个纵向连接筋板9。
[0056] (6)在下盖板5的四个角处采用对接坡口焊焊接翼板14,在翼板14的上表面与枕 梁1之间焊接连接板15,翼板14的下表面上焊接两个牵引拉杆座16。
[0057] (7)将枕梁1的下盖板5、翼板14与底架边梁2焊接固定，利用工艺缺口 11，将上 盖板4、内部的腹板6与底架边梁2焊接在一起。
[0058] (8)在工艺缺口 11内焊接支撑板13,工艺缺口 11与补板12的连接处，加工有V 型坡口及焊接垫板，在工艺缺口 11处焊接一块补板12,将工艺缺口 11封堵。
[0059] (9)将地板型材3与十二个纵向连接筋板9焊接连接。
[0060] 如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱 离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1. 一种铝合金枕梁结构，包括上盖板、下盖板及连接在上盖板与下盖板之间呈垂向的 多块腹板，其特征在于：在两侧的所述腹板的外侧分别固定安装有多个与所述腹板垂直的 用于与地板型材连接的纵向连接筋板。
2. 根据权利要求1所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：所述纵向连接筋板为呈勺形 的板状结构，所述纵向连接筋板的顶边包括两部分，其内侧部分与所述上盖板的下表面固 定连接，外侧部分与所述地板型材的下表面固定连接，所述外侧部分高于所述内侧部分并 与所述上盖板的上表面处于同一水平面。
3. 根据权利要求2所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：所述纵向连接筋板的顶边的 内侧部分与外侧部分断开，并在断开处设置第一工艺豁口。
4. 根据权利要求1所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：所述枕梁包括一对铝合金型 材，每个所述型材是由上板、下板及中间的两块腹板组成的II形结构，两个所述型材的上 板和下板分别对接焊接形成所述上盖板及下盖板。
5. 根据权利要求4所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：两个所述型材的上板之间和 下板之间的对接面在垂向上为正公差配合。
6. 根据权利要求1所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：所述下盖板与底架边梁焊接 的四个角处各设置一块翼板，所述翼板与所述下盖板焊接固定连接。
7. 根据权利要求6所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：在所述翼板的上表面上焊接 固定有至少一块连接板，所述连接板的底边与所述翼板及下盖板的上表面焊接固定，所述 连接板的侧边与所述腹板焊接固定，所述连接板的顶边与所述上盖板的下表面焊接固定。
8. 根据权利要求1所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：在所述下盖板的两端与底架 边梁焊接的部位设置用于焊接内部的工艺缺口，所述工艺缺口处焊接一块用于封堵的补 板。
9. 根据权利要求8所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：在所述补板的上表面上焊接 固定有至少一块支撑板。
10. 根据权利要求1所述的铝合金枕梁结构，其特征在于：在所述下盖板上设置有二系 弹簧安装孔、中心销安装孔，在二系弹簧安装孔、中心销安装孔的内侧焊接固定一加强金属 板。
【文档编号】B61F1/00GK104354709SQ201410631496
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】顾玉林, 田爱琴, 宋晓文, 梁建英, 刘龙玺, 张寅河 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司